DE1096975B

DE1096975B - Geschlitzter Hohlleiter zur Abstrahlung eines vorgeschriebenen Strahlungsdiagramms

Info

Publication number: DE1096975B
Application number: DEC20277A
Authority: DE
Inventors: Leo Thourel
Original assignee: CSF Compagnie Generale de Telegraphie sans Fil SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1958-12-19
Filing date: 1959-12-02
Publication date: 1961-01-12
Also published as: FR1218633A; US3018480A

Description

JJ U η U £ι O 1

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf Antennen zur Abstrahlung der vom Sender gelieferten Ultrahochfrequenzenergie gemäß einem Strahlungsdiagramm von besonderer Form, das durch die Anwendungsbedingungen vorgeschrieben ist.

Insbesondere bezweckt die Erfindung die Schaffung von Radarantennen, bei denen die abgestrahlte Energie nach einem Cosecansquadratgesetz verteilt ist.

Bekanntlich arbeiten Flugüberwachungsantennen von Radargeräten, die eine Überwachung in großen Höhen durchführen oder den Anflug an einen Flughafen kontrollieren, üblicherweisemitderartigenStrahlungsdiagrammen.

Wenn es sich jedoch um Radargeräte an Bord von Flugzeugenhandelt, werden die Probleme der Aerodynamik und des Raumbedarfs der Antennen sehr schnell vorherrschend, und der Einbau der Antennen an Bord bietet Schwierigkeiten.

Das Ziel der Erfindung ist die Beseitigung dieser Schwierigkeiten durch Schaffung einer Flachantenne, die leicht an Bord eines Flugzeugs eingebaut werden kann und die sich für ein Radargerät eignet, das beispielsweise zur Erforschung des überflogenen Geländes bestimmt ist.

Erfindungsgemäß besteht die Antenne im wesentlichen aus mehreren Hohlleiterabschnitten von rechteckigem Querschnitt, in deren eine Breitseite strahlende Schlitze eingeschnitten sind und die Ende an Ende angeordnet sind. Der Anordnung wird am einen Ende Hochfrequenzenergie zugeführt, während das andere Ende durch eine angepaßte Belastung abgeschlossen ist. Jeder der Hohlleiterabschnitte enthält eine Platte aus einem Dielektrikum, wobei die Dicke dieser Platten innerhalb jedes Hohlleiterabschnitts konstant ist, sich aber von einem Abschnitt zum nächsten ändert. Anpassungsanordnungen sind für den Übergang zwischen zwei aufeinanderfolgenden Platten vorgesehen.

Die Formung des Diagramms erfolgt durch Einwirkung auf drei Parameter: Die Dicke des Dielektrikums, die Wandstärke des Hohlleiters und die Breite der Schlitze.

Die erfindungsgemäße Anordnung ermöglicht insbesondere die Bildung einer Flachantenne, die sich für ein Bord-Radargerät eignetund einCosecansquadratdiagramm liefern kann.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung beispielshalber erläutert. Darin zeigt:

Fig. 1 ein Cosecansquadratdiagramm, das durch Zusammenfassung von drei Elementardiagrammen erhalten wird,

Fig. 2 einen Hohlleiter mit strahlenden Schlitzen von an sich bekannter Art und

Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine gemäß der Erfindung ausgeführte Anordnung.

Bekanntlich kann bei einer Längsstrahlerantenne das Gesamtdiagramm durch Zusammenfassung von Elementardiagrammen in der in Fig. 1 gezeigten Weise erhalten

zur Abstrahlung eines vorgeschriebenen

Strahlungsdiagramms

Anmelder:

Compagnie Generale de Telegraphie
sans FiI, Paris

Vertreter: Dipl.-Ing. E. Prinz

und Dr. rer. nat. G. Hauser, Patentanwälte,

München-Pasing, Bodenseestr. 3 a

Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 19. Dezember 1958

Leo Thourel, Paris,
ist als Erfinder genannt worden

werden. Das in einer beliebigen Richtung Ox ausgestrahlte

Feld wird durch den Vektor OA dargestellt und hat folgenden Wert:

~öl = ~O~B + (Jc+ OD

wobei OB, OC und OD die Radiusvektoren der Elementardiagramme sind.

Die Vektordarstellung zeigt an, daß die Phasen berücksichtigt werden müssen, d. h., daß sich nur dann die Absolutwerte der Elementarfelder aneinanderfügen, wenn diese gleichphasig abgestrahlt werden. Das Gesamtdiagramm 11 ist dann die arithmetische Summe der Elementardiagramme I, II und III.

Bei dem erfindungsgemäßen strahlenden System werden geschlitzte Hohlleiterabschnitte der in Fig. 2 dargestellten Art verwendet. Die Schlitze 21 sind in eine der Breitseiten des Rechteckhohlleiters 22 senkrecht zu den Schmalseiten 23 eingeschnitten. Die Abstände zwischen den Schlitzen sind kleiner als die halbe Wellenlänge, beispielsweise gleich einer Viertelwellenlänge. Wenn ein derartiges System für sich allein genommen wird und ihm am einen Ende 24 Hochfrequenzenergie zugeführt wird, so strahlt es bekanntlich ein Bündel ab, dessen Achse 25 in der Längssymmetrieebene des Hohlleiters liegt und einen Winkel ö mit der Ebene der Schlitze einschließt.

009 698/360

Wenn mit X die Wellenlänge in der Luft und mit Xg die Wellenlänge im Hohlleiter bezeichnet werden, gilt bekanntlich im wesentlichen die Gleichung:

Cos O= -i- (1)

Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindungist die Antenne, die zur Abstrahlung einesDiagramms von vorgeschriebener Form bestimmt ist, gemäß der in Fig. 3 im Längsschnitt sehr schematisch dargestellten Weise ausgeführt. Sie enthält mehrere geschlitzte Hohlleiterabschnitte 47, 48 und 49 der in Fig. 2 gezeigten Art, die Ende an Ende angeordnet sind. Dieser Anordnung wird am einen Ende 41 Hochfrequenzenergie zugeführt, während das andere Ende durch eine angepaßte Belastung 46 verschlossen ist. Jeder dieser Abschnitte enthält eine Platte 42 aus dielektrischem Material, beispielsweise aus Teflon oder einem keramischen Material, deren Dicke innerhalb jedes Abschnitts konstant ist, sich aber von einem Abschnitt zum nächsten ändert. Die abgeschnittenen Flächen 410 sollen die Anpassung zwischen den aufeinanderfolgenden Abschnitten gewährleisten. Diese Maßnahmen haben zur Folge, daß die Wellenlänge Xg in den verschiedenen Abschnitten unterschiedlich ist und daß der Winkel θ der obigen Gleichung (1) um so geringer ist, je größer die Wellenlänge in dem Hohlleiterabschnitt ist, d. h., je größer die Dicke des Dielektrikums ist.

In Fig. 3 sind die Abstufungen 43, 44 und 45 der Dicke in den drei strahlenden Hohlleiterabschnitten 47, 48 und 49 dargestellt.

Diese Anordnung ermöglicht beispielsweise die Erzielung des in Fig. 1 dargestellten Strahlungsdiagramms. Der Abschnitt 47, in dem die Dicke des Dielektrikums am größten ist, strahlt das Bündel I mit dem Winkel O₁ ab, der Abschnitt 48 strahlt das Bündel II mit dem Winkel O₂ ab, und der Abschnitt 49 strahlt das Bündel III mit dem Winkel O₃ ab.

Wie bereits zuvor erläutert wurde, ergibt sich aus dem Vorhandensein der dielektrischen Platten mit unterschiedlichen Dicken die Bedingung:

O₁ < 0₂ < O₃

Wenn ferner alle Schlitze identisch sind, so wird infolge der durch die Abstrahlung entlang dem Hohlleiter hervorgerufene Energieabschwächung die von den Abschnitten 47, 48 und 49 abgestrahlte Leistung immer kleiner, und die Elementardiagramme I, II und III sind den in Fig. 1 dargestellten weitgehend analog. Sie liefern daher durch Zusammenfassung das Gesamtdiagramm 11, in dem die Energie abgestrahlt werden soll.

Die genaue Formung eines Gesamtdiagramms von vorbestimmter Gestalt wird unter Beachtung der Tatsachen erhalten, daß die Änderung der Dicke des Dielektrikums auf die Strahlungswirkung der Schlitze einwirkt und daß es ferner stets möglich ist, die von jedem Schlitz abgestrahlte Leistung durch Veränderung von dessen Breite und der Wandstärke des Hohlleiters zu beeinflussen. Man verfügt daher in Wirklichkeit über diese beiden zusätzlichen Parameter für die Formung des resultierenden Diagramms.

Die Erfindung ist natürlich nicht auf das dargestellte und beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt.
Insbesondere können mit der erfindungsgemäßen Anordnung auch andere Strahlungsdiagramme als das dargestellte erhalten werden, und zur Erzielung der gewünschten Strahlungsdiagramme kann jede beliebige Anzahl von strahlenden Hohlleiterabschnitten verwendet werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Hochfrequenzantenne unter Verwendung von Hohlleitern mit strahlenden Querschlitzen, gekenn- zeichnet durch aufeinanderfolgende Hohlleiterabschnitte, in denen dielektrische Platten angeordnet sind, deren Dicke innerhalb jedes Abschnitts konstant ist, sich aber von einem Abschnitt zum nächsten ändert.

2. Antenne gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Schlitze in jedem Abschnitt gleich ist, sich aber von einem Abschnitt zum nächsten ändert, wobei die breitesten Schlitze am weitesten von der Erregungsanordnung entfernt sind.

3. Antenne gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Platten und die Breite der Schlitze entsprechend dem gewünschten Strahlungsdiagramm gewählt sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen